Question

5．在一定條件下，用普通鐵粉和水蒸氣反應(yīng)，可以得到鐵的氧化物，該氧化物又可以經(jīng)此反應(yīng)的逆反應(yīng)，生成顆粒很細(xì)的鐵粉．某校化學(xué)小組利用如圖所列裝置進(jìn)行鐵與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，并利用產(chǎn)物進(jìn)一步與四氧化三鐵反應(yīng)制取鐵粉．（裝置中的鐵架臺、鐵夾等必要的夾持儀器在圖中均已略去）

（1）燒瓶A中常加入碎瓷片，其作用是防止液體暴沸，B中石棉絨的作用增大鐵粉與水蒸氣的接觸面積，小試管C的作用是冷凝水蒸氣．
（2）反應(yīng)開始時(shí)先點(diǎn)燃A處（填A(yù)或B）酒精燈，為了安全，在E管中的反應(yīng)發(fā)生前，在F出口處必須檢驗(yàn)氫氣的純度，E管中的反應(yīng)開始后，在F出口處應(yīng)點(diǎn)燃?xì)錃猓?br />（3）寫出高溫下 Fe與H₂O（g）反應(yīng)的化學(xué)方程式3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe ₃O₄+4H₂，在一定條件下該反應(yīng)實(shí)際上是可逆反應(yīng)，試用化學(xué)平衡移動原理加以解釋本實(shí)驗(yàn)中是如何實(shí)現(xiàn)Fe向Fe₃O₄的轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)中不斷通入水蒸氣增大反應(yīng)物濃度，并移走氫氣減小生成物濃度，從而使反應(yīng)正向進(jìn)行．
（4）停止反應(yīng)，待B管冷卻后，取其中固體加入過量稀鹽酸，充分反應(yīng)后過濾．簡述證明濾液中含有Fe³⁺的實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象取濾液少量，向其中滴加KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，即證明含有Fe³⁺．

Answer 1

分析 燒瓶A用于提供水蒸氣，為反之暴沸，應(yīng)加入碎瓷片，加熱條件下，B中還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)生成Fe ₃O₄和氫氣，C裝置用于冷卻水蒸氣，然后在D中進(jìn)行干燥，然后用氫氣與Fe ₃O₄反應(yīng)制備鐵，以此解答該題．

解答 解：（1）加熱液體時(shí)要防止爆沸，則在燒瓶A中常加入碎瓷片，其目的是防止液體爆沸；石棉絨具有很大的表面積，用作鐵粉的載體，增大鐵粉與水蒸氣的接觸面；小試管C在冰水混合物中，能冷卻水蒸氣，除去多余的水蒸氣；
故答案為：防止液體暴沸；增大鐵粉與水蒸氣的接觸面積；冷凝水蒸氣；
（2）先生成水蒸氣把裝置A、B中的空氣排凈，所以應(yīng)該先加入A裝置生成水蒸氣，然后加熱B裝置Fe與水蒸氣反應(yīng)，生成的氫氣把裝置D、E中的空氣排凈，為了防止氫氣中混有空氣加熱爆炸，所以加熱E前，先檢驗(yàn)F出口處氫氣的純度，最后氫氣要點(diǎn)燃處理，即在F出口處應(yīng)點(diǎn)燃?xì)錃猓?br />故答案為：A；檢驗(yàn)氫氣的純度；點(diǎn)燃?xì)錃猓?br />（3）高溫下 Fe與H₂O（g）反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe ₃O₄+4H₂，在一定條件下該反應(yīng)實(shí)際上是可逆反應(yīng)，如使平衡正向移動，可實(shí)驗(yàn)中不斷通入水蒸氣增大反應(yīng)物濃度，并移走氫氣減小生成物濃度，
故答案為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe ₃O₄+4H₂；實(shí)驗(yàn)中不斷通入水蒸氣增大反應(yīng)物濃度，并移走氫氣減小生成物濃度，從而使反應(yīng)正向進(jìn)行；
（4）B管中生成Fe₃O₄，若檢驗(yàn)其中的三價(jià)鐵離子，應(yīng)該先加鹽酸溶解形成溶液，然后加KSCN溶液，溶液變?yōu)檠�紅色，即證明含有Fe³⁺，
故答案為：取濾液少量，向其中滴加KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，即證明含有Fe³⁺．

點(diǎn)評 本題主要考查的是鐵以及其化合物的相互轉(zhuǎn)化，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評價(jià)，題目難度中等，注意把握平衡移動原理的應(yīng)用和三價(jià)鐵離子的檢驗(yàn)方法．